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THÈSE présen e de DOCTEUR de l’ÉCOLE NATIONALE DES PONTS ET CHAUSSÉES Spécialit

THÈSE présen e de DOCTEUR de l’ÉCOLE NATIONALE DES PONTS ET CHAUSSÉES Spécialité : Géotechnique CARACTÉRISATION DES SOLS LATÉRITIQUES UTILISÉS CAS DE LA RÉGION DE L’AGNÉBY (CÔTE D’IVOIRE) présentée à Champs-sur-Marne le 24 novembre 2008 jury co Daniel Levacher Rapporteur, Président du jury Philippe Delmas Rapporteur Alphonse Guei Examinateur Jean-Pierre Magnan Examinateur Philippe Mestat Directeur de thèse tée pour l’obtention du diplôm par BOHI Zondjé Poanguy Bernadin Sujet de thèse : EN CONSTRUCTION ROUTIÈRE : LE devant le mposé de : pastel-00503010, version 1 - 16 Jul 2010 SOMMAIRE Page RÉSUMÉ – ABSTRACT 3 REMERCIEMENTS 5 INTRODUCTION GÉNÉRALE 7 Chapitre 1. LES LATÉRITES : DÉFINITION, FORMATION, LOCALISATION 9 1.1. Introduction 9 1.2. Définition des latérites 9 1.3. Le processus de latérisation 12 1.4. Répartition des latérites dans le monde 14 1.5. Conclusion 16 Chapitre 2. LES LATÉRITES D’AFRIQUE SUB-SAHARIENNE EN CONSTRUCTION ROUTIÈRE 17 2.1. Introduction 17 2.2. Caractéristiques morphologiques 17 2.3. Caractéristiques chimiques et minéralogiques 20 2.4. Caractéristiques physiques et mécaniques 25 2.5. Conclusion 38 Chapitre 3. LES LATÉRITES DE CÔTE D’IVOIRE 41 3.1. Introduction 41 3.2. Présentation de la Côte d’Ivoire 41 3.3. Les latérites de Côte d’Ivoire 48 3.4. Conclusion 56 Chapitre 4. ÉTUDE DES LATÉRITES DE LA RÉGION DE L’AGNÉBY 57 4.1. Introduction 57 4.2. Objectifs et méthodes 57 4.3. Analyse des propriétés des latérites des itinéraires étudiés 60 4.4. Conclusion 99 Chapitre 5. ANALYSE STATISTIQUE DES PROPRIÉTÉS DES LATÉRITES DE LA RÉGION DE L’AGNEBY 101 5.1. Introduction 101 5.2. La méthode d’analyse factorielle 101 5.3. Application à l’analyse des données de la région de l’Agnéby 105 5.4. Conclusion 116 1 pastel-00503010, version 1 - 16 Jul 2010 Chapitre 6. PERSPECTIVES D’ÉTUDE DES LATÉRITES À L’ÉCHELLE DU 117 PAYS OU DU CONTINENT 6.1. Introduction 117 6.2. Objectifs 118 6.3. Données disponibles ou à obtenir 118 6.4. Analyse géographique des réserves de latérites 119 6.5. Relations entre les propriétés des latérites et celles des routes 119 6.6. Conclusion 120 CONCLUSION GÉNÉRALE 121 RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES 123 ANNEXE : Données rassemblées par itinéraire dans la région de l’Agnéby 126 2 pastel-00503010, version 1 - 16 Jul 2010 RÉSUMÉ L’étude des sols latéritiques de la région de l’Agnéby en Côte d’Ivoire a été effectuée sur les données géotechniques des rapports d’étude de dix sections de routes construites en utilisant des graveleux latéritiques dans la structure de chaussée. Ces données comportaient des courbes granulométriques, des limites de consistance pour la fraction fine, des résultats d’essais Proctor modifié et d’essais CBR. Ces données ont fait l’objet de traitements statistiques classiques (caractérisation de la variabilité de chaque paramètre géotechnique, recherche de corrélations entre paramètres) et d’une analyse factorielle en composantes principales de l’ensemble des données (188 prélèvements). L’étude conclut que les échantillons de sols latéritiques analysés ont des propriétés assez voisines pour que l’on ne puisse pas les différencier clairement par analyse statistique. Elle conclut qu’il serait utile de prolonger l’étude en couvrant un territoire suffisamment grand (pays, partie du continent africain) pour qu’on y trouve les différents types de sols latéritiques décrits dans la littérature, notamment des latérites de forêt comme celles de l’Agnéby, des latérites de savane et des latérites de cuirasses anciennes. Le mémoire propose une méthodologie pour cette étude plus générale. Le mémoire comprend six chapitres, une introduction et une conclusion générales et donne en annexe l’ensemble des valeurs des données géotechniques utilisées. 3 pastel-00503010, version 1 - 16 Jul 2010 ABSTRACT The lateritic soils from the Agnéby region in Ivory Coast were studied using geotechnical data from geotechnical investigations for ten road sections built with lateritic gravelly soils in the road structure. The data consisted of particle size distributions, consistency limits of the fine particles, modified Proctor compaction tests and CBR tests. These data were analysed by classical statistical methods (characterisation of the variability of each parameter, correlation analysis of pairs of parameters) and by principal component factor analysis of all the data (188 samples). The study concluded that the lateritic soils samples had rather similar properties and could not be clearly differentiated by statistical analysis. The author suggests that his study should be enlarged to sufficiently big territories (a country or a part of Africa), which would contain all the types of lateritic soils mentioned in the literature, including forest laterites like the ones in Agnéby region, savannah laterites and laterites from ancient cuirasses. A methodology is proposed for this study. The thesis consists of six chapters, a general introduction and a general conclusion and an appendix with all the geotechnical data used. 4 pastel-00503010, version 1 - 16 Jul 2010 REMERCIEMENTS C’est dans le cadre de la formation des formateurs que j’ai été autorisé par mon pays, la Côte d’Ivoire, à travers l’Institut National Polytechnique Félix Houphouët Boigny (INP-HB) de Yamoussoukro, à suivre une formation doctorale comportant successivement un DEA à l’École Centrale de Paris puis une thèse à l’École Nationale des Ponts et Chaussées, préparée dans le cadre du Laboratoire Central des Ponts et Chaussées (LCPC) à Paris. Ce travail a pu être entrepris et mené avec l’aide de la Coopération Française et grâce à l’encadrement des professeurs qui m’ont accueilli et suivi. J’adresse mes remerciements : • au Gouvernement français (Ministère des affaires étrangères) à travers le service de coopération culturelle et le Centre français pour l’accueil et les échanges internationaux (EGIDE), pour la bourse d’études ; • au Gouvernement de la Côte d’Ivoire à travers le Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique, et à l’Institut National Polytechnique Félix Houphouët Boigny (INP-HB), pour m’avoir permis d’obtenir cette bourse d’étude de coopération de formation des formateurs ; • au directeur général du LCPC pour m’avoir accepté dans son établissement ; • à Monsieur Jean-Pierre MAGNAN, directeur technique géotechnique au LCPC et professeur à l’ENPC, pour son encadrement depuis le début de mon DEA/MASTER et l’apport de sa grande expérience à la réalisation effective de cette thèse ; • à Monsieur Philippe MESTAT, mon directeur de thèse, pour sa contribution tant technique et scientifique que logistique ; • à Monsieur GUEI Alphonse, directeur général adjoint de l’Institut National Polytechnique Félix Houphouët BOIGNY (INP-HB), professeur de mécanique des sols, pour ses conseils et son soutien permanent ; • à Monsieur KOUASSI Body Théodore, directeur général du Laboratoire du Bâtiment et des Travaux Publics (LBTP), pour son soutien à la réalisation de cette recherche ; • à Messieurs Jean-Louis FAVRE, Philippe REIFFSTECK et GBOGA Jean Brice, pour leur disponibilité et leurs suggestions tout au long de cette étude ; 5 pastel-00503010, version 1 - 16 Jul 2010 • enfin, à mon épouse Docteur BOHI Hélène et à nos enfants BOHI Mahan Antoine Jésus et BOHI Deygnantin Désiré Emmanuel, pour leur soutien et leurs encouragements tout au long de ces longues années d’études entrecoupées de guerre en Côte d’Ivoire… Que tous ceux qui, de près ou de loin, ont aidé à la réalisation de ce travail trouvent ici, l’expression de mon infinie gratitude. 6 pastel-00503010, version 1 - 16 Jul 2010 INTRODUCTION GÉNÉRALE Les latérites ou sols latéritiques sont une grande famille de sols qui se forment dans les régions tropicales humides et qui résultent d’un processus d’altération particulier. Certaines classes de sols latéritiques sont utilisées en corps de chaussées (couches de base et couches de fondation), en appliquant des règles qui ont été définies par pays, à partir de règles générales d’aptitude des sols au compactage. En Côte d’Ivoire, par exemple, ces règles ont été établies par le Laboratoire du Bâtiment et des Travaux Publics au cours des années 1970. Les latérites sont plus ou moins abondantes selon les régions et leur utilisation systématique comme matériaux de construction commence à en faire une ressource rare dans certaines parties de l’Afrique. Cet état de « ressource rare » a pour conséquence qu’il devient nécessaire d’évaluer les ressources disponibles et d’étudier comment l’on pourrait étendre le domaine des propriétés acceptables pour ces sols ou utiliser des matériaux naturels de remplacement. Cette thèse est une contribution à l’étude et à l’inventaire des ressources existantes en latérites, menée à l’échelle d’une région d’un pays, mais dont la méthodologie a vocation à être appliquée à des échelles bien plus grandes. Le mémoire est divisé en six chapitres, dont les trois premiers ont un caractère bibliographique et les trois derniers décrivent les recherches effectuées : - le premier chapitre est une présentation générale des sols appelés « latérites » et couvre à la fois leur formation et leur répartition dans le monde ; - le deuxième chapitre est consacré aux utilisations routières de la latérite dans quelques pays de l’Afrique sub-saharienne ; - le troisième chapitre présente la Côte d’Ivoire et la façon dont les latérites sont considérées dans ce pays ; - le quatrième chapitre présente les résultats de l’étude qui constitue le cœur de ce mémoire, l’analyse des propriétés physiques et mécaniques des latérites échantillonnées et caractérisées lors des études de 10 itinéraires routiers. Les propriétés des latérites ont été déterminées sur 188 échantillons. Ces données ont été analysées d’abord par site puis par itinéraire, puis à l’échelle de la uploads/Geographie/ these-bohi-zpb-deposee-final.pdf